اثر افزایش دمای عملیات حرارتی آنیل انحلالی بر یکنواختی ریزساختار، سختی و رفتار تنش گسیختگی سوپرآلیاژ IN۷۳۸LC

مقدمه و اهداف: سوپرآلیاژ پایه نیکل اینکونل ۷۳۸ کم کربن (IN۷۳۸LC)، به دلیل استحکام بالا و پایداری مناسب در دماهای بالا به طور گسترده در قطعات توربین های گازی استفاده می شود. با این حال، ناهمگنی ریزساختاری ناشی از فرایند انجماد، می تواند موجب توزیع غیریکنواخت رسوبات استحکام بخش و افت خواص مکانیکی شود. هدف این پژوهش بررسی اثر افزایش دمای عملیات حرارتی انحلالی فراتر از چرخه استاندارد بر ریزساختار و خواص مکانیکی این سوپرآلیاژ است.مواد و روش ها: دو چرخه عملیات حرارتی شامل چرخه استاندارد و چرخه پیشنهادی، بر نمونه های ریختگی اعمال شد. تغییرات ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و تحلیل کمی تصاویر بررسی شد. همچنین آزمون های سختی و تنش گسیختگی برای ارزیابی رفتار مکانیکی انجام شدند.یافته ها: نتایج نشان داد، افزایش دمای انحلال موجب کاهش ناهمگنی میان نواحی دندریتی و بین دندریتی شد. اندازه رسوبات درشت در نواحی بین دندریتی کاهش یافت و توزیع رسوبات یکنواخت تر شد. همچنین کسر حجمی رسوبات استحکام بخش از ۳۹ به ۴۵ درصد افزایش یافت. بررسی کاربیدها نشان داد مورفولوژی بلوکی آن ها حفظ شده و نشانه ای از تجزیه گسترده مشاهده نشد. سختی از ۳۶۳ به ۴۴۷ ویکرز و عمر تنش گسیختگی از ۳۵ به ۴۵/۸ ساعت افزایش یافت.نتیجه گیری: نتایج نشان داد افزایش کنترل شده دمای عملیات حرارتی انحلالی می تواند از طریق بهبود یکنواختی ریزساختار، افزایش رسوبات استحکام بخش و حفظ پایداری کاربیدها، موجب بهبود هم زمان خواص مکانیکی و عملکرد دما بالای سوپرآلیاژ شود. این یافته ها می تواند در طراحی چرخه های حرارتی بهینه برای قطعات دما بالای توربینی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

سوپرآلیاژ IN۷۳۸LC ، رسوبات گاما پرایم (γ′) ، کاربید MC ، تحولات ریزساختاری ، تنش گسیختگی